WO2018164229A1 - ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラム - Google Patents

ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラム Download PDF

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transmission
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武志 赤川
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日本電気株式会社
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    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

Definitions

  • the present invention is based on the priority claim of Japanese Patent Application No. 2017-045090 (filed on Mar. 9, 2017), the entire contents of which are incorporated herein by reference. Shall.
  • the present invention relates to a gas detection system, a gas detection method, and a program.
  • the present invention relates to a gas detection system, a gas detection method, and a program for measuring a gas concentration from attenuation of the transmission amount of an optical signal.
  • the main component of natural gas is methane molecule (CH4).
  • CH4 methane molecule
  • Semiconductor sensors are often used to detect methane molecules.
  • the semiconductor sensor can detect a change in resistance value that occurs when a metal oxide semiconductor is in contact with a gas as a gas concentration. Further, the semiconductor sensor has an advantage that various gases such as a toxic gas can be detected in addition to the combustible gas.
  • the sensor unit (sensor unit for detecting gas) is required to have an explosion-proof structure.
  • a management work such as periodic inspection and calibration work is required due to the fact that there is a movable part in the sensor part, and that it takes time for gas detection because measurement is performed in contact with gas.
  • the semiconductor sensor As described above, there are various problems and requirements for safely using the semiconductor sensor, and alternative means of the semiconductor sensor are being studied. For example, there are sensors using a phenomenon in which light transmitted through a gas is attenuated by infrared absorption, and gas detection systems using the sensor. In the gas detection system, the type and concentration of gas are estimated from the wavelength of light absorption corresponding to the type of gas and the attenuation of transmitted light.
  • Patent Document 1 discloses a method for detecting gas concentrations at multiple locations. Patent Document 1 describes a multi-point gas concentration measurement method that is simple in control method and requires less optical fiber. Patent Document 2 discloses a gas detection device that detects gas at a plurality of locations. Non-Patent Document 1 discloses an optical fiber type gas detection system.
  • Patent Document 3 discloses a gas measuring device, in which a light source unit and a light receiving unit are embedded in a holding body and the optical path is bent by 90 degrees.
  • Patent Document 4 discloses a gas analyzer and describes that a partial pressure value is discriminated from a variation amount of measurement light in a measurement target gas.
  • Patent Document 5 discloses a gas analyzer, and in the detection of gas concentration using laser light, the document discloses a technique for improving detection accuracy.
  • the gas detection system using the light absorption has a problem that it is impossible to distinguish between a decrease in the amount of light received due to condensation of the sensor unit and a change in absorbance due to the influence of humidity in the monitoring area.
  • the change in absorbance when the light emitting surface or light receiving surface of the sensor is condensed is equivalent to the change in absorbance when measuring a monitoring area of 100 m in a 70% humidity environment by the principle of light absorption. Degree. That is, when the light receiving surface is condensed, the measurement value of the gas concentration in the monitoring region may be inaccurate.
  • An object of the present invention is to provide a gas detection system, a gas detection method, and a program that contribute to distinguishing between a decrease in the amount of light received due to condensation and a change in absorbance due to the influence of humidity in the monitoring area.
  • a humidity measuring device that measures humidity
  • a transmission device that includes a light source that transmits optical signals of a plurality of wavelengths, and light detection that receives an optical signal from the transmission device.
  • An identification unit that determines the presence or absence of condensation in at least one region of the region through which the optical signal passes based on the humidity measured by the humidity measuring device and the light intensity of the optical signal received by the light detection unit;
  • a gas sensing system comprising: a receiving device comprising:
  • a step of measuring humidity in a gas detection system including a humidity measuring device that measures humidity and a transmission device that includes a light source that transmits optical signals of a plurality of wavelengths. And a step of receiving an optical signal from the transmitting device, and determining whether or not there is condensation in at least one of the regions through which the optical signal passes, based on the measured humidity and the optical intensity of the received optical signal. And a gas detection method is provided.
  • This program can be recorded on a computer-readable storage medium.
  • the storage medium may be non-transient such as a semiconductor memory, a hard disk, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like.
  • the present invention can also be embodied as a computer program product.
  • a gas detection system a gas detection method, and a program that contribute to distinguishing between a decrease in the amount of light received due to condensation and a change in absorbance due to the influence of humidity in the monitoring area.
  • the gas detection system includes a humidity measuring device 101, a transmission device 102, and a reception device 103 (see FIG. 1).
  • the humidity measuring device 101 measures the humidity in the vicinity of the transmission device 102 and the reception device 103.
  • the transmission apparatus 102 includes a light source that transmits optical signals having a plurality of wavelengths.
  • the receiving device 103 receives the optical signal from the transmitting device 102, and passes the optical signal based on the humidity measured by the humidity measuring device 101 and the light intensity of the optical signal received by the optical detecting unit 111.
  • an identification unit 112 that determines the presence or absence of condensation in at least one of the regions.
  • the receiver 103 detects a gas concentration detection region (gas concentration monitoring region) when the water absorbance calculated from the light intensity of the received optical signal is different from the water absorbance estimated from the humidity at the time of gas concentration measurement. It is determined that condensation has occurred on a part of the surface. As a result, it is possible to identify whether the amount of received light has decreased due to condensation (gas concentration measurement value has decreased) or whether the amount of received light has changed due to a change in humidity in the monitoring area. In other words, accurate gas concentration measurement can be realized by determining the presence or absence of condensation and using the determination result.
  • connection lines between the blocks in each drawing include both bidirectional and unidirectional directions.
  • the unidirectional arrow schematically shows the main signal (data) flow and does not exclude bidirectionality.
  • an input port and an output port exist at each of an input end and an output end of each connection line, although they are not explicitly shown. The same applies to the input / output interface.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the gas detection system according to the first embodiment.
  • the gas detection system 10 includes a transmission device 11, a reception device 12, a signal processing device 13, and a humidity measuring device 14.
  • the transmission device 11 is a device that transmits an optical signal to the reception device 12.
  • the receiving device 12 receives the optical signal transmitted from the transmitting device 11, and thereby sends a signal for detecting the gas concentration in the monitoring region 201 located between the transmitting device 11 and the receiving device 12 to the signal processing device 13. It is a device that outputs. Further, the receiving device 12 receives the optical signal from the transmitting device 11, and based on the humidity measured by the humidity measuring instrument and the light intensity of the received optical signal, the presence or absence of condensation in at least one region through which the optical signal passes It is an apparatus which determines. More specifically, the receiving device 12 determines whether or not the sending surface 211 and the light receiving surface 212 that are in contact with the monitoring area 201 in FIG. 2 are condensed, and the determination result is sent to the transmitting device 11 and the signal processing device 13. Notice.
  • the signal processing device 13 is a device that detects (measures) the gas concentration in the monitoring region 201 based on a signal from the receiving device 12. More specifically, the signal processing device 13 converts the information (electric signal converted from the optical signal) according to the optical signal having the absorption wavelength (wavelength absorbed by the gas) of the gas output from the receiving device 12. This is a device for measuring the concentration of a predetermined type of gas.
  • the humidity measuring device 14 is a device that is arranged in the vicinity of the transmission device 11 and / or the reception device 12 and measures the humidity around these devices.
  • the humidity measuring device 14 may be a commonly used hygrometer, and may be any type and method as long as it can monitor the surrounding humidity, such as a bimetal type hygrometer or a digital hygrometer.
  • the transmission device 11 includes a laser diode 21, a laser diode driver 22, a condenser 23, a control unit 24, and a storage unit 25.
  • the laser diode 21 is a light source of an optical signal transmitted by the transmission device 11.
  • the laser diode 21 is configured to be capable of transmitting optical signals having a plurality of different wavelengths, and is capable of transmitting optical signals having at least two wavelengths. More specifically, the laser diode 21 includes an optical signal having an absorption wavelength of a predetermined type of gas contained in the atmosphere (an optical signal for measuring a gas concentration) and an optical signal having an absorption wavelength at which water absorption is large. (An optical signal for measuring the absorbance of water).
  • the laser diode 21 is controlled by a laser diode driver 22. Further, the emission angle of the optical signal transmitted from the laser diode 21 is controlled by a condenser 23 for controlling the emission angle of the optical signal transmitted from the laser diode 21.
  • the sending surface 211 (the surface in contact with the monitoring region 201) of the transmitting device 11 with glass or the like.
  • the delivery surface 211 By sealing the delivery surface 211 with the glass or the like, the positional relationship between the laser diode 21 and the condenser 23 is changed by contact from the outside, and the emission surface or the condenser of the laser diode 21 is changed depending on the external environment. 23 is prevented from changing.
  • the control unit 24 is a means for controlling the entirety of the transmission device 11, which is configured by an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit).
  • One of the functions of the control unit 24 is a function of adjusting the direction of the optical signal transmitted from the transmission device 11. That is, the control unit 24 operates as an optical axis control unit.
  • the control unit 24 is connected to the condenser 23 and controls the direction of the optical signal to be transmitted using an actuator (not shown) configured to include a motor and the like.
  • the control unit 24 is also means for receiving an instruction to switch the operation mode of the transmission device 11 and executing the instruction. Although details will be described later, the gas detection system 10 has two operation modes of “preliminary measurement” performed prior to the gas concentration measurement and “gas concentration measurement” for actually measuring the gas concentration.
  • the control unit 24 receives these operation mode switching requests via, for example, an operation device (not shown) such as a keyboard or a mouse.
  • the control unit 24 gives an instruction to the laser diode driver 22 so as to switch the optical signal transmitted from the laser diode 21 according to the mode instructed by the user. Specifically, when a mode related to “preliminary measurement” is designated, the control unit 24 instructs the laser diode driver 22 to send an optical signal for measuring the water absorbance from the laser diode 21. To do.
  • the control unit 24 instructs the laser diode driver 22 to send an optical signal for measuring the water absorbance first. Thereafter, the control unit 24 determines whether or not to send an optical signal for gas concentration measurement according to the dew condensation determination result from the receiving device 12. Specifically, if the dew condensation determination result is “no dew condensation”, the control unit 24 instructs the laser diode driver 22 to send an optical signal for gas concentration measurement from the laser diode 21. On the other hand, if the dew condensation determination result is “condensation present”, the control unit 24 does not transmit an optical signal for gas concentration measurement.
  • the storage unit 25 is configured by a storage medium such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive), and the like, and is a means for storing information and data necessary for the operation of the transmission device 11. .
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • one set of laser diode 21 and laser diode driver 22 is illustrated, but the number of laser diodes and laser diode drivers included in the transmitter 11 is not limited.
  • a plurality of laser diodes and laser diode drivers may be provided according to the object to be measured (the type of gas to be measured).
  • the laser diode 21 instead of the laser diode 21 corresponding to multiple wavelengths, a laser diode for gas concentration measurement and a laser diode for water absorbance measurement may be provided.
  • the receiving device 12 includes a condenser 31, a light detection unit 32, an identification unit 33, a control unit 34, and a storage unit 35.
  • the optical signal sent from the transmitter 11 passes through the light receiving surface 212 after passing through the gas-containing region 221, is collected by the condenser 31 that collects the optical signal, and is received by the light detection unit 32.
  • the light detection unit 32 includes devices such as a photodiode and a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor, and is a means for converting an optical signal into an electrical signal.
  • CCD Charge-Coupled Device
  • the identification unit 33 calculates the absorbance of water based on the optical signal for measuring the absorbance of water sent from the transmitter 11. When the reception device 12 is operating in the “prior measurement” operation mode, the identification unit 33 notifies the control unit 34 of the calculated water absorbance.
  • the identification unit 33 determines whether or not the delivery surface 211 or the like is condensed. Specifically, the identification unit 33 is based on the optical signal received by the light detection unit 32 and the value obtained from the humidity measuring device 14 (humidity near the receiving device 12) and / or the light receiving surface 211 and / or the light receiving surface 212. It is determined whether or not there is condensation. The identification unit 33 notifies the control unit 34 of the result of the condensation determination.
  • the identification unit 33 has a function of sending a signal acquired from the light detection unit 32 to the signal processing device 13. Specifically, the identification unit 33 transmits a signal for gas concentration measurement (a signal obtained by converting an optical signal for gas concentration measurement) to the signal processing device 13. Details of the operation of the identification unit 33 (particularly, details of the determination of condensation) will be described later together with the operation of the system.
  • the control unit 34 includes a CPU and the like, and controls the entire receiving device 12. Similar to the control unit 24 of the transmission device 11, the control unit 34 performs control associated with switching of the operation mode of the gas detection system 10. Specifically, in the case of the operation mode related to “prior measurement”, the control unit 34 outputs the absorbance of water calculated by the identification unit 33 to the outside. For example, the control unit 34 outputs the calculated absorbance using a storage medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory (allows the user to acquire the absorbance of water).
  • a storage medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory
  • control unit 34 In the operation mode related to “gas concentration measurement”, the control unit 34 notifies the transmission device 11 and the signal processing device 13 of the dew condensation determination result by the identification unit 33. For example, the control unit 34 notifies the transmission device 11 and the signal processing device 13 of the result of the condensation determination by means of a network or the like.
  • the storage unit 35 stores information necessary for the operation of the receiving device 12. More specifically, the storage unit 35 stores “humidity absorbance information” that defines the relationship between humidity and water absorbance. Details of the information will be described later.
  • the light receiving surface 212 of the receiving device 12 is also made of glass in order to avoid changes in the positional relationship between elements in the receiving device 12 due to contact and changes in the surface state due to external conditions, as with the sending surface 211 of the transmitting device 11. It is desirable to seal by etc. Also, a plurality of light detection units 32 may be provided depending on the object to be measured.
  • the control unit 24 of the transmission device 11, the control unit 34 of the reception device 12, and the identification unit 33 can be realized by the CPU executing a program stored in the storage unit 25 or the storage unit 35.
  • the program can be downloaded through a network or updated using a storage medium storing the program.
  • the gas detection system has two operation modes (preliminary measurement and gas concentration measurement).
  • the operation mode related to the pre-measurement is a mode for collecting “humidity absorbance information” in advance so that the identification unit 33 can determine the dew condensation.
  • the system administrator uses the transmission device 11 and the reception device 12 of the gas detection system 10 to measure the relationship between the humidity in the system including the monitoring region 201 and the absorbance of water. Generate “humidity absorbance information”. The generated “humidity absorbance information” is stored in the storage unit 35 of the receiving device 12 so that the identification unit 33 can access it.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the gas detection system 10 in the preliminary measurement mode.
  • the humidity is measured by the humidity measuring device 14 in a state where there is no condensation on the sensor surface (sending surface 211, light receiving surface 212) (step S01). That is, after confirming that there is no condensation on the transmission surface 211 and the light receiving surface 212, the humidity around the transmission device 11, the reception device 12 or the monitoring region 201 is measured using the humidity measuring device 14.
  • an optical signal for measuring the absorbance of water is sent from the transmitter 11 (step S02), and the identification unit 33 of the receiver 12 calculates the absorbance of water (step S03).
  • Attenuation of light due to water is measured in advance.
  • 1.4 ⁇ m is known as the wavelength absorbed by water, and the attenuation of light at the wavelength is measured by operating the transmission device 11 and the reception device 12.
  • a dimensionless amount of absorbance indicating a decrease in light intensity when light passes through an object is usually used.
  • the absorbance of water in the pre-measurement mode is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents absorbance.
  • the absorbance is A03 as shown in FIG.
  • the absorbance becomes A05 as shown in FIG. 4B, and the absorbance value changes.
  • the relationship between the humidity and the water absorbance is measured while changing the humidity, and humidity absorbance information is generated (see FIG. 5).
  • the generated humidity absorbance information is stored in the storage unit 35 of the receiving device 12.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the gas detection system 10 in the gas concentration measurement mode.
  • step S11 the humidity is measured by the humidity measuring instrument 14, and the measured humidity is provided to the receiving device 12.
  • step S12 the transmission device 11 transmits an optical signal for measuring the absorbance of water.
  • the identification unit 33 of the receiving device 12 calculates the absorbance of water based on the optical signal transmitted from the transmitting device 11 (step S13).
  • the identification unit 33 refers to the humidity absorbance information stored in the storage unit 35, and acquires the absorbance of water corresponding to the humidity acquired in step S11 (pre-measured water corresponding to the current humidity). To obtain the absorbance). Furthermore, the identification unit 33 compares the absorbance of water measured in advance with the absorbance of water at the present time (the absorbance of water measured in step S13), and confirms whether they match. (Step S14).
  • step S14 If they do not match (step S14, No branch), the identification unit 33 determines that “condensation exists”, and the control unit 34 notifies the transmission device 11 and the signal processing device 13 to that effect (step S15). .
  • the gas detection system determines that accurate gas concentration measurement is difficult due to condensation on the delivery surface 211 and the like, and stops the gas concentration measurement.
  • step S14 If the two match (step S14, Yes branch), the identification unit 33 determines that “no condensation”, and the control unit 34 notifies the transmission device 11 and the signal processing device 13 to that effect (step S16).
  • the gas detection system determines that there is no condensation on the delivery surface 211 and the like, and that accurate gas concentration measurement is possible, and performs the gas concentration measurement operation after step S17.
  • step S17 the transmitter 11 sends an optical signal for gas concentration measurement.
  • the drive current and temperature of the laser diode 21 are controlled by the laser diode driver 22, and an optical signal for gas concentration measurement is sent out.
  • the laser diode 21 emits continuous light having a wavelength of 1.65 ⁇ m. This wavelength is known as a wavelength having a large absorption by methane.
  • the transmitted continuous light having a wavelength of 1.65 ⁇ m travels through the monitoring region 201 with the radiation angle controlled by the condenser 23. At that time, the direction in which the optical signal transmitted from the transmitter 11 travels is adjusted by the control unit 24.
  • the receiving device 12 receives an optical signal having a gas absorption wavelength, and outputs information obtained by converting the optical signal to the signal processing device 13.
  • the signal processing device 13 calculates the gas absorbance and calculates the gas concentration (step S18). That is, the optical signal (continuous light having a wavelength of 1.65 ⁇ m) attenuates in accordance with the concentration of methane present in the monitoring region 201.
  • the attenuated optical signal is condensed on the light detection unit 32 by the condenser 31 in the receiving device 12.
  • the light detection unit 32 receives the attenuated optical signal.
  • the optical signal received by the light detection unit 32 is sent to the signal processing device 13 via the identification unit 33, and the gas concentration is calculated by the signal processing device 13 based on the attenuation amount of the optical signal.
  • the transmitter 11 transmits an optical signal for measuring the absorbance of water in addition to an optical signal for measuring the gas concentration (for example, continuous light having a wavelength of 1.65 ⁇ m).
  • the data is sent to the receiving device 12. That is, at the time of gas concentration measurement, in addition to the absorbance of the gas whose concentration is to be measured, such as methane, the absorbance of water is also measured.
  • the identification unit 33 of the receiving device 12 acquires the humidity at the time of gas concentration measurement from the humidity measuring device 14, the identification unit 33 refers to the humidity absorbance information collected in the prior measurement mode, and calculates the absorbance of water corresponding to the acquired humidity. obtain.
  • the identification part 33 determines the presence or absence of dew condensation by comparing the light absorbency of water at the time of gas concentration measurement, and the light absorbency of water acquired from the said humidity light absorbency information. That is, the identification unit 33 determines the presence or absence of condensation based on the humidity acquired by the humidity measuring device 14 and the absorbance of water calculated from the optical signal received by the light detection unit 32. In other words, the identification unit 33 is configured to measure the absorbance at the absorption wavelength of water (wavelength absorbed by water) acquired in a situation where condensation does not occur in at least one of the areas through which the optical signal passes, and when measuring the gas concentration. Whether or not the absorbance at the absorption wavelength of water is different is used as a criterion for the presence or absence of condensation.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the monitoring area 201 according to the first embodiment.
  • the monitoring area 201 includes a transmission condensation area 222 when condensation occurs on the delivery surface 211, a gas-containing area 221 containing water vapor that occupies most of the monitoring area 201, and a light receiving surface 212. And a reception dew condensation region 223 when dew condensation occurs.
  • Time may elapse from the time when the above-described sending surface 211 and light receiving surface 212 are measured without condensation (during pre-measurement), and condensation may occur on the sending surface 211 and light receiving surface 212 (transmitting condensation region 222, The reception dew condensation region 223 may occur).
  • the pre-measurement in the absence of the transmission dew condensation region 222 and the reception dew condensation region 223, the relationship between the absorbance due to moisture in the air contained in the gas containing region 221 and humidity can be obtained.
  • the absorbance of water depends on the humidity and changes, for example, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the methane concentration is detected using an optical signal having a wavelength of 1.65 ⁇ m.
  • the wavelength of the optical signal to be used is not limited, and a wavelength corresponding to another absorption spectrum of methane may be used as the wavelength of the optical signal.
  • an absorption spectrum of gas molecules different from methane may be monitored at a wavelength other than 1.65 ⁇ m to detect a gas other than methane.
  • a plurality of different types of gases may be detected using optical signals having a plurality of wavelengths.
  • the absorbance of water is measured in advance, and the absorbance of water measured in advance is compared with the absorbance of water at the time of gas concentration measurement. It is determined whether or not the delivery surface 211 or the like is condensed. As a result, the following effects are obtained.
  • the first effect is that it is not necessary to arrange a dew condensation detector that requires electric power for driving on the surface of the sensor that comes into contact with the gas, so that the state of dew condensation can be determined while maintaining explosion-proof properties.
  • the second effect is that the above dew condensation detector is not required, so the cost of the gas detection system can be reduced. That is, it is possible to detect the gas in the monitoring area while determining the dew condensation state of the sensor unit with a simple configuration at low cost.
  • 3rd effect can distinguish the change of the light absorbency by the influence of the fall of the light-receiving amount by dew condensation, and the humidity of a monitoring area
  • a light emitting diode (LED) is used as a light source.
  • a light emitting diode 26 is used inside the transmission device 11a (see FIG. 8).
  • the light emitting diode driver 27 is also used in place of the laser diode driver 22.
  • the transmission device 11 and the reception device 12 are separate casings (separate devices). In the third embodiment, the transmission device 11 and the reception device 12 are accommodated in the same casing.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the gas detection system 10b according to the third embodiment.
  • various elements for example, a laser diode 21 that is a light source, a light detection unit 32, and an identification unit 33 included in the transmission device 11 and the reception device 12 described in the first embodiment are included in one housing. It is housed in the body and constitutes the transmission / reception device 15. Note that each element included in the transmission / reception device 15 is basically not different from the element described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the gas detection system 10 b according to the third embodiment includes a reflection mechanism 41 that reflects an optical signal transmitted from the laser diode 21 and returns it to the housing direction of the transmission / reception device 15.
  • the operation of the transmission / reception device 15 differs from the operation of the gas detection system described in the first embodiment as follows.
  • the optical signal transmitted from the laser diode 21 passes through the condenser 23 and travels out of the light transmitting / receiving surface 213.
  • the optical signal passes through the monitoring region 201 (gas-containing region 221) and returns to the transmission / reception device 15 by the reflection mechanism 41 such as a mirror.
  • the reflected optical signal passes through the monitoring area 201 again, passes through the light transmitting / receiving surface 213, and the optical signal is detected by the condenser 31 and the light detection unit 32.
  • the humidity measuring device 14 is installed in the vicinity of the transmission / reception device 15.
  • the overall operation of the transmission / reception device 15 is realized by the control unit 42, and information (for example, humidity absorbance information) necessary for the operation of the transmission / reception device 15 is stored in the storage unit 43.
  • the optical signal transmission function and the reception function are accommodated in the same casing. Since the reflection mechanism 41 does not require a power supply mechanism, it is possible to reduce the power consumption of the entire system as compared with the first embodiment. In addition, since the optical signal passes back and forth through the monitoring region 201, the reliability of the detected gas concentration is increased. Furthermore, the surface where condensation can occur is limited to the light transmission / reception surface 213, and the humidity measuring device 14 to be disposed can be easily disposed near the surface of condensation. For this reason, it is possible to further improve the accuracy of determining the change in absorbance due to the decrease in the amount of light received due to condensation on the surfaces of the transmission device and the reception device and the humidity of the monitoring region.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the gas detection system 10c according to the fourth embodiment.
  • a mechanism for controlling an optical signal is not provided behind the condenser 23 in the transmitter 11.
  • an optical signal diameter adjusting mechanism 28 is disposed after the condenser 23 in the transmission device 11b.
  • the optical signal diameter adjusting mechanism 28 is a light shielding plate that can change the diameter of a hole for narrowing incident light. With this mechanism, the diameter of the transmitted optical signal can be controlled.
  • the diameter of the transmitted optical signal can be adjusted. Therefore, it is possible to obtain the result of the separation of the change in absorbance due to the decrease in the amount of received light due to condensation and the influence of the humidity in the monitoring area, along with the dependence of the diameter of the optical signal. As a result, the accuracy of carving can be further improved.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the gas detection system 10d according to the fifth embodiment.
  • no position adjustment mechanism for the transmission device 11 and the reception device 12 is provided.
  • a transmission device position adjustment mechanism 29 and a reception device position adjustment mechanism 36 for adjusting the position are arranged in each of the transmission device 11 and the reception device 12.
  • Each of the transmission device position adjustment mechanism 29 and the reception device position adjustment mechanism 36 includes a mechanism (a mechanism that moves on a rail) that can change the position at least in a direction opposite to each other. 11 and the receiving device 12 can be changed.
  • a position adjustment mechanism is provided in each of the transmission / reception device 15 and the reflection mechanism 41, and the distance between the transmission / reception device 15 and the reflection mechanism 41. May be changed.
  • the positions of the transmission device 11 and the reception device 12 can be adjusted. For this reason, only the distance of the gas-containing region 221 can be changed while the amount of condensation is constant. As a result, the change in absorbance due to the decrease in the amount of received light and the influence of the humidity in the monitoring region 201 can be separated with higher accuracy.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing device 13a according to the sixth embodiment.
  • a condensation notification unit 51 that transmits the occurrence of condensation to a monitoring room or the like may be provided inside the signal processing device 13a.
  • the dew condensation notification unit 51 is a means for transmitting information to a supervisory room or the like where an operator or the like is present according to the determination result of the presence or absence of condensation.
  • the signal processing device 13a with the function of transmitting information to the monitoring room or the like, when condensation is determined, especially when the amount of received light is low, measures such as wiping the sensor surface can be taken. It is possible to connect to the action to be performed, and to recover the decrease in the amount of received light at an appropriate timing.
  • the configuration and operation of the gas detection system described in the above embodiment are merely examples, and various modifications can be made.
  • the function of the signal processing device 13 may be included in the receiving device 12.
  • the humidity in the system is changed to obtain the humidity absorbance information as shown in FIG. 5 in the operation mode related to the prior measurement, but the water acquired at a specific humidity in a state where there is no condensation.
  • the absorbance of water at other humidity can be estimated (or calculated) from the absorbance of, it is not necessary to obtain humidity absorbance information by changing the humidity of the system.
  • the relationship may be estimated. That is, detailed information as shown in FIG. 5 need not be prepared in advance.
  • step S11 to S14 in FIG. 6 the case where the determination of the presence / absence of condensation (steps S11 to S14 in FIG. 6) is performed at the beginning of the measurement of the gas concentration has been described.
  • it may be executed intensively in a predetermined time zone (for example, a time zone in which condensation is likely to occur).
  • the light source of the transmitter transmits an optical signal having an absorption wavelength of a predetermined type of gas contained in the atmosphere
  • the receiving device receives an optical signal having an absorption wavelength of the gas, and outputs information according to the received optical signal having an absorption wavelength of the gas
  • the identification unit determines the presence or absence of the condensation based on the humidity acquired by the humidity measuring instrument and the absorbance at the absorption wavelength of water calculated from the optical signal received by the light detection unit. Gas detection system.
  • the identification unit the absorbance at the absorption wavelength of water acquired in advance in a situation where condensation does not occur in at least one region through which the optical signal passes, and the absorbance at the absorption wavelength of water at the time of gas concentration measurement, A gas detection system according to mode 3, wherein whether or not the difference is determined is used as a criterion for determining the presence or absence of condensation.
  • the gas detection system according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein the transmission device includes an optical signal diameter adjustment mechanism that adjusts a diameter of the transmitted optical signal.
  • the transmission device and / or the reception device each include a position adjustment mechanism, and the position adjustment mechanism can change a distance between the transmission device and the reception device. Gas detection system.
  • a transmission / reception device including at least the light source, the light detection unit, and the identification unit in the same housing; A reflection mechanism that reflects an optical signal transmitted from the light source and returns the optical signal to the housing direction of the transmission / reception device; Further including 6.
  • the transmission / reception device and / or the reflection mechanism includes a position adjustment mechanism, and a distance between the transmission / reception device and the reflection mechanism can be changed by the position adjustment mechanism.
  • the transmission device further includes a condenser for controlling an emission angle of an optical signal transmitted from the light source,
  • [Mode 10] The gas detection system according to any one of Embodiments 1 to 9, wherein the light source outputs a wavelength with large water absorption.
  • [Form 11] The gas detection system according to any one of Embodiments 1 to 10, wherein the light source is a laser diode or a light emitting diode, and the light detection unit includes a photodiode.
  • [Form 12] The gas detection system according to any one of Embodiments 1 to 11, wherein information is transmitted to a monitoring room according to the determination result of the presence or absence of condensation.
  • [Form 13] This is the same as the gas detection method according to the second aspect described above.
  • a light detection unit that receives an optical signal from a transmission device including a light source that transmits optical signals of different wavelengths; An identification unit that determines the presence or absence of condensation in at least one region of the region through which the optical signal passes, based on the humidity measured by the humidity measuring instrument that measures humidity and the light intensity of the optical signal received by the optical detection unit; A receiving device.
  • the forms 13 to 15 can be developed like the forms 2 to 12 in the same manner as the form 1.

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Abstract

結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化を切り分ける、ガス検知システムを提供する。ガス検知システムは、湿度測定器と、送信装置と、受信装置と、を含む。湿度測定器は、送信装置、受信装置の近傍の湿度を測定する。送信装置は、複数の波長の光信号を送出する光源を備える。受信装置は、送信装置からの光信号を受信する光検出部と、湿度測定器が測定した湿度と光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する、識別部と、を備える。

Description

ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラム
　［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１７－０４５０９０号（２０１７年３月９日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラムに関する。特に、光信号の透過量の減衰からガス濃度を測定する、ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラムに関する。
　近年、大気汚染などの環境破壊や地球温暖化の要因となる二酸化炭素の排出量が問題となっている。また、インフラの老朽化に伴うガス漏れや爆発の危険性が懸念されている。このような状況のため、環境破壊の原因となる環境負荷ガスや爆発等の危険性を孕んでいるガスの検出を検知するためのセンサやガス検知システムの重要性が高まっている。とりわけ、近年では、石炭や石油と比較して二酸化炭素排出量が少ない天然ガスの消費量が増加している。天然ガスの消費増加に伴って、天然ガスの配送網におけるガス漏洩の検知が重要視されている。
　ここで、天然ガスの主成分はメタン分子（ＣＨ４）である。メタン分子の検知には、半導体式センサが使用されることが多い。半導体式センサは、金属酸化物半導体がガスと接触したときに生じる抵抗値変化をガス濃度として検知可能である。また、半導体式センサには可燃性ガスだけでなく、毒性ガス等の様々なガスの検知が可能であるという利点がある。
　しかし、半導体式センサの使用には、センサ部への電源供給が必要となるため、当該センサ部（ガスを検知するセンサ部）は、防爆構造を有することが要求される。また、センサ部に可動部分がある等の理由により、定期点検や校正作業といった管理業務が必要になったり、ガスを接触させて計測するためガス検知に時間を要したりという問題がある。
　このように、半導体式センサを安全に使用するためには、種々の問題や要求事項があり、半導体式センサの代替手段が検討されている。例えば、ガス中を透過する光が赤外吸収によって減衰する現象を用いたセンサや、当該センサを用いたガス検知システムが存在する。当該ガス検知システムでは、ガスの種類に応じた光の吸収の波長と透過光の減衰量からガスの種類と濃度を推定している。
　特許文献１は、多箇所のガス濃度の検知方法を開示している。特許文献１には、制御方法が簡単、且つ、使用する光ファイバ量が少なくてよい多点ガス濃度測定方法が記載されている。特許文献２には、複数の箇所におけるガスを検知するガス検知装置が開示されている。非特許文献１には、光ファイバ式ガス検知システムが開示されている。
　また、特許文献３には、ガス測定装置が開示され、当該装置にて、保持体に光源部と受光部を埋め込み、光路を９０度曲げることが記載されている。特許文献４には、ガス分析装置が開示され、測定対象のガスにおける測定光の変動量から分圧値を判別することが記載されている。特許文献５には、ガス分析計が開示され、レーザ光によるガス濃度の検出において、当該文献は、検出精度を向上させる技術を開示している。
特開平６－１４８０７１号公報 特開平９－０４３１４１号公報 特開平１０－０９６６９９号公報 特開２０１３－１６４３３６号公報 特開２０１２－１０８０９５号公報
中村晃之、"光ファイバ式メタンガス検知システム"、日本エネルギー学会大会講演要旨集、２００７年８月２日、ｐｐ．５２－５３
　なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
　上記半導体式センサに替わる光の吸収を用いたガス検知システムにも問題がある。具体的には、当該光の吸収を用いたガス検知システムには、センサ部の結露による受光量低下と監視領域の湿度の影響による吸光度変化を切り分けることができないという問題がある。例えば、センサにおける光の出射面又は受光面が結露した場合の吸光度の変化と、湿度７０％の環境下で１００ｍの監視領域を光の吸収の原理で測定する場合の吸光度の変化と、が同等程度である。つまり、受光面が結露した場合に、監視領域のガス濃度の測定値が不正確である可能性がある。
　従って、光の吸光度を用いたガス検知システムにおいて、例えば、ガス濃度が変化した場合に、当該変化がセンサ表面の結露による受光量低下に起因するものか、監視領域の湿度の影響によるものかの判断が必要となる。なお、上記説明した特許文献及び非特許文献は、センサ表面の結露と監視領域の湿度の影響の切り分けに関し、何らの言及がない。
　本発明は、結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化を切り分けることに寄与する、ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　本発明乃至開示の第１の視点によれば、湿度を測定する湿度測定器と、複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置と、前記送信装置からの光信号を受信する光検出部と、前記湿度測定器が測定した湿度と前記光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する、識別部と、を備える受信装置と、を含む、ガス検知システムが提供される。
　本発明乃至開示の第２の視点によれば、湿度を測定する湿度測定器と、複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置と、を含むガス検知システムにおいて、湿度を測定するステップと、前記送信装置からの光信号を受信するステップと、前記測定された湿度と前記受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定するステップと、を含む、ガス検知方法が提供される。
　本発明乃至開示の第３の視点によれば、複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置からの光信号を受信する光検出部を備える受信装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラムであって、湿度を測定する湿度測定器が測定した湿度と前記光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する処理を、前記コンピュータに実行させるプログラムが提供される。
　なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
　本発明乃至開示の各視点によれば、結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化を切り分けることに寄与する、ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラムが、提供される。
一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を示すブロック図である。 事前測定モードにおけるガス検知システムの動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態における結露判定を説明するための図である。 受信装置の記憶部に格納される湿度吸光度情報の一例を示す図である。 ガス濃度測定モードにおけるガス検知システムの動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態における監視領域を模擬的に示す図である。 第２の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を表すブロック図である。 第４の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を表すブロック図である。 第５の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を表すブロック図である。 第６の実施形態に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
　初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
　一実施形態に係るガス検知システムは、湿度測定器１０１と、送信装置１０２と、受信装置１０３と、を含む（図１参照）。湿度測定器１０１は、送信装置１０２、受信装置１０３の近傍の湿度を測定する。送信装置１０２は、複数の波長の光信号を送出する光源を備える。受信装置１０３は、送信装置１０２からの光信号を受信する光検出部１１１と、湿度測定器１０１が測定した湿度と光検出部１１１において受信した光信号の光強度に基づき、光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する、識別部１１２と、を備える。
　受信装置１０３は、受信した光信号の光強度から算出した水の吸光度が、ガス濃度測定時の湿度から想定される水の吸光度と異なる場合に、ガス濃度の検知領域（ガス濃度の監視領域）の一部に結露が生じていると判定する。その結果、結露により受光量が低下（ガス濃度測定値が低下）しているのか、監視領域の湿度が変化したことにより受光量が変化したかを識別することができる。即ち、結露の有無を判断し、その判断結果を利用することで正確なガス濃度測定が実現できる。
　以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。
［第１の実施形態］
　第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
［構成の説明］
　図２は、第１の実施形態に係るガス検知システムの一構成例を示すブロック図である。図２を参照すると、ガス検知システム１０は、送信装置１１と、受信装置１２と、信号処理装置１３と、湿度測定器１４と、を含んで構成される。
　送信装置１１は、光信号を受信装置１２に向けて送出する装置である。
　受信装置１２は、送信装置１１から送出された光信号を受信することで、送信装置１１と受信装置１２の間に位置する監視領域２０１のガス濃度を検出するための信号を信号処理装置１３に出力する装置である。また、受信装置１２は、送信装置１１からの光信号を受信し、湿度測定器が測定した湿度と受信した光信号の光強度に基づき、光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する装置である。より具体的には、受信装置１２は、図２の監視領域２０１に接する送出面２１１、受光面２１２が結露しているか否かを判定し、当該判定結果を送信装置１１、信号処理装置１３に通知する。
　信号処理装置１３は、受信装置１２からの信号に基づき、監視領域２０１内のガス濃度を検出（測定）する装置である。より具体的には、信号処理装置１３は、受信装置１２から出力されるガスの吸収波長（ガスにより吸収される波長）を有する光信号に応じた情報（光信号から変換された電気信号）に基づき、所定の種類のガスの濃度を測定する装置である。
　湿度測定器１４は、送信装置１１及び／又は受信装置１２の近傍に配置され、これらの装置の周囲の湿度を測定する装置である。例えば、湿度測定器１４は、通常使用される湿度計で良く、バイメタル式湿度計やデジタル湿度計等、周囲の湿度をモニタすることができればどのような形式、方式であってもよい。
　次に、送信装置１１の構成について説明する。送信装置１１は、レーザダイオード２１と、レーザダイオードドライバ２２と、集光器２３と、制御部２４と、記憶部２５と、を備える。
　レーザダイオード２１は、送信装置１１が送信する光信号の光源である。レーザダイオード２１は、複数の異なる波長の光信号が送出可能に構成され、少なくとも２以上の波長の光信号の送出が可能である。より具体的には、レーザダイオード２１は、大気中に含まれる所定の種類のガスの吸収波長を有する光信号（ガス濃度測定用の光信号）と、水の吸収が大きい吸収波長を有する光信号（水の吸光度測定用の光信号）と、が送出可能に構成されている。レーザダイオード２１は、レーザダイオードドライバ２２により制御される。また、レーザダイオード２１から送出された光信号は、レーザダイオード２１が送出する光信号の放射角を制御するための集光器２３により放射角が制御される。
　なお、送信装置１１の送出面２１１（監視領域２０１と接する面）はガラス等で封止することが望ましい。当該ガラス等により送出面２１１を封止することで、外部からの接触によりレーザダイオード２１と集光器２３の位置関係が変化することや、外界の状況によりレーザダイオード２１の出射面や集光器２３の表面状態が変化することを防止する。
　制御部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置により構成された、送信装置１１の全体を制御する手段である。制御部２４の持つ機能の１つとして、送信装置１１から送出する光信号の方向を調整する機能がある。つまり、制御部２４は、光軸制御部として動作する。具体的には、制御部２４は、集光器２３と接続され、モータ等を含んで構成されたアクチュエータ（図示せず）を用いて、送出する光信号の方向を制御する。
　制御部２４は、送信装置１１の動作モードを切り替える指示を受け付け、当該指示を実行する手段でもある。詳細は後述するが、ガス検知システム１０は、ガス濃度測定に先立ち行われる「事前測定」と、実際にガス濃度を測定する「ガス濃度測定」という２つの動作モードを有する。制御部２４は、これらの動作モードの切り替え要求を、例えば、キーボードやマウス等の操作デバイス（図示せず）を介して受け付ける。
　制御部２４は、ユーザから指示されたモードに従って、レーザダイオード２１から送出する光信号を切り替えるように、レーザダイオードドライバ２２に指示を与える。具体的には、「事前測定」に係るモードが指定された場合には、制御部２４は、水の吸光度測定用の光信号がレーザダイオード２１から送出されるように、レーザダイオードドライバ２２に指示する。
　また、「ガス濃度測定」に係るモードが指定された場合には、制御部２４は、初めに水の吸光度測定用の光信号が送出されるように、レーザダイオードドライバ２２に指示する。その後、制御部２４は、受信装置１２からの結露判定結果に応じて、ガス濃度測定用の光信号を送出するか否かを判断する。具体的には、結露判定結果が「結露なし」であれば、制御部２４は、ガス濃度測定用の光信号がレーザダイオード２１から送出されるように、レーザダイオードドライバ２２に指示する。一方、結露判定結果が「結露あり」であれば、制御部２４は、ガス濃度測定用の光信号を送出しない。
　記憶部２５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶媒体により構成され、送信装置１１の動作に必要な情報、データを記憶する手段である。
　なお、図２には、１組のレーザダイオード２１とレーザダイオードドライバ２２を図示しているが、送信装置１１に含まれるレーザダイオード、レーザダイオードドライバの数を限定する趣旨ではない。レーザダイオード及びレーザダイオードドライバは、計測したい対象（計測するガスの種類）に応じて複数個設けても良い。あるいは、多波長に対応するレーザダイオード２１に替えて、ガス濃度測定用のレーザダイオードと水の吸光度測定用のレーザダイオードをそれぞれ設けてもよい。
　続いて、受信装置１２の構成について説明する。受信装置１２は、集光器３１と、光検出部３２と、識別部３３と、制御部３４と、記憶部３５と、を備える。
　送信装置１１から送出された光信号は、ガス含有領域２２１を通過後に受光面２１２を通過し、当該光信号を集光する集光器３１により集光され光検出部３２にて受信される。光検出部３２は、フォトダイオードやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等のデバイスを含んで構成され、光信号を電気信号に変換する手段である。
　識別部３３は、送信装置１１から送出される水の吸光度測定用の光信号に基づき、水の吸光度を算出する。受信装置１２が「事前測定」の動作モードにて動作している場合には、識別部３３は、算出した水の吸光度を制御部３４に通知する。
　受信装置１２が「ガス濃度測定」の動作モードにて動作している場合には、識別部３３は、送出面２１１等が結露しているか否かを判定する。具体的には、識別部３３は、光検出部３２により受光された光信号と、湿度測定器１４から得られる値（受信装置１２近傍の湿度）に基づき、送出面２１１及び／又は受光面２１２が結露しているか否かを判定する。識別部３３は、結露判定の結果を制御部３４に通知する。
　また、識別部３３は、光検出部３２から取得した信号を信号処理装置１３に送出する機能を有する。具体的には、識別部３３は、ガス濃度測定用の信号（ガス濃度測定用の光信号が変換された信号）を信号処理装置１３に送信する。なお、識別部３３の動作の詳細（特に、結露判定の詳細）は、システムの動作と併せて後述する。
　制御部３４は、ＣＰＵ等により構成され、受信装置１２の全体を制御する。制御部３４は、送信装置１１の制御部２４と同様に、ガス検知システム１０の動作モード切り替えに伴う制御を行う。具体的には、「事前測定」に係る動作モードの場合には、制御部３４は、識別部３３が算出した水の吸光度を外部に出力する。例えば、制御部３４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記憶媒体を使って、算出した吸光度を出力する（ユーザが水の吸光度を取得可能とする）。
　「ガス濃度測定」に係る動作モードの場合には、制御部３４は、識別部３３による結露判定結果を送信装置１１、信号処理装置１３に通知する。例えば、制御部３４は、結露判定の結果を、ネットワーク等の手段により送信装置１１、信号処理装置１３に通知する。
　記憶部３５は、受信装置１２の動作に必要な情報を記憶する。より具体的には、記憶部３５には、湿度と水の吸光度の関係を規定した「湿度吸光度情報」が格納される。当該情報の詳細は後述する。
　なお、受信装置１２の受光面２１２も、送信装置１１の送出面２１１と同様に、接触により受信装置１２内の素子における位置関係の変化や、外界の状況による表面状態の変化を避けるためにガラス等により封止されることが望ましい。また、光検出部３２もまた計測したい対象により複数個設けても良い。
　送信装置１１の制御部２４や受信装置１２の制御部３４、識別部３３は、記憶部２５や記憶部３５に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現することができる。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。
　次に、第１の実施形態に係るガス検知システムの動作について説明する。上述のように、ガス検知システムには２つの動作モード（事前測定、ガス濃度測定）が存在する。事前測定に係る動作モードは、識別部３３にて結露判定を可能とするため事前に「湿度吸光度情報」を収集するためのモードである。
　初めに、第１の実施形態における「事前測定」に係るモードの動作を説明する。
［事前測定］
　ガス濃度の測定を行う前に、システム管理者は、ガス検知システム１０の送信装置１１及び受信装置１２を使って、監視領域２０１を含むシステム内の湿度と水の吸光度の関係を測定し、上記「湿度吸光度情報」を生成する。生成された「湿度吸光度情報」は、受信装置１２の記憶部３５に格納され、識別部３３がアクセス可能となるようにする。
　図３は、事前測定モードにおけるガス検知システム１０の動作の一例を示すフローチャートである。
　初めに、センサ表面（送出面２１１、受光面２１２）の結露がない状態で、湿度測定器１４により湿度を測定する（ステップＳ０１）。つまり、送出面２１１、受光面２１２に結露がないことを確認した上で、湿度測定器１４を用いて送信装置１１、受信装置１２又は監視領域２０１の周囲の湿度を計測する。
　次に、送信装置１１から水の吸光度測定用の光信号を送出し（ステップＳ０２）、受信装置１２の識別部３３は水の吸光度を算出する（ステップＳ０３）。
　このように、ガス検知システム１０では、水による光の減衰を予め計測しておく。例えば、水に吸収される波長として１．４μｍが知られており、当該波長における光の減衰量を送信装置１１及び受信装置１２を動作させて計測する。また、光の減衰を把握する物理量として、対象物を光が通過した際の光強度の低下を示す無次元量の吸光度が通常用いられる。
　事前測定モードにおける水の吸光度を図４（ａ）、図４（ｂ）に示す。なお、図４では、横軸を波長、縦軸を吸光度として示したものである。例えば、湿度が３０％の時には図４（ａ）のように吸光度がＡ０３となる。また、例えば、湿度が５０％の時には図４（ｂ）に示すように吸光度がＡ０５となり、吸光度の値が変化する。事前測定では、上記湿度と水の吸光度の関係を、湿度を変化させながら測定し、湿度吸光度情報を生成する（図５参照）。生成された湿度吸光度情報は、受信装置１２の記憶部３５に格納される。
［ガス濃度測定］
　次に、第１の実施形態における「ガス濃度測定」に係るモードの動作を説明する。
　図６は、ガス濃度測定モードにおけるガス検知システム１０の動作の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１１において、湿度測定器１４により湿度が測定され、測定された湿度は受信装置１２に提供される。
　ステップＳ１２において、送信装置１１は水の吸光度測定用の光信号を送出する。
　受信装置１２の識別部３３は、送信装置１１から送出される光信号に基づき、水の吸光度を算出する（ステップＳ１３）。
　その後、識別部３３は、記憶部３５に格納された湿度吸光度情報を参照し、ステップＳ１１にて取得した湿度に対応する水の吸光度を取得する（現在の湿度に対応する、事前測定された水の吸光度を取得する）。さらに、識別部３３は、当該事前測定された水の吸光度と、現時点での水の吸光度（ステップＳ１３にて測定した水の吸光度）と、を比較し、両者が一致するか否かを確認する（ステップＳ１４）。
　両者が一致しなければ（ステップＳ１４、Ｎｏ分岐）、識別部３３は、「結露あり」と判定し、制御部３４からその旨が送信装置１１、信号処理装置１３に通知される（ステップＳ１５）。この場合、ガス検知システムは、送出面２１１等の結露が原因で正確なガス濃度測定は困難と判定し、ガス濃度測定を中止する。
　両者が一致すれば（ステップＳ１４、Ｙｅｓ分岐）、識別部３３は、「結露なし」と判定し、制御部３４からその旨が送信装置１１、信号処理装置１３に通知される（ステップＳ１６）。この場合、ガス検知システムは、送出面２１１等に結露は存在せず、正確なガス濃度測定が可能と判定し、ステップＳ１７以降のガス濃度測定動作を行う。
　ステップＳ１７において、送信装置１１はガス濃度測定用の光信号を送出する。具体的には、レーザダイオード２１の駆動電流及び温度は、レーザダイオードドライバ２２により制御され、ガス濃度測定用の光信号が送出される。例えば、レーザダイオード２１は、波長１．６５μｍの連続光を送出する。この波長は、メタンによる吸収が大きい波長として知られている。送出された波長１．６５μｍの連続光は、集光器２３により放射角が制御され監視領域２０１を進行する。その際、送信装置１１から送出される光信号の進行する方向は、制御部２４によって調整される。
　受信装置１２は、ガスの吸収波長を有する光信号を受信し、当該光信号を変換した情報を信号処理装置１３に出力する。信号処理装置１３はガス吸光度を算出し、ガス濃度を算出する（ステップＳ１８）。つまり、監視領域２０１では存在するメタンの濃度に応じて光信号（波長１．６５μｍの連続光）が減衰する。減衰した光信号は、受信装置１２内の集光器３１によって光検出部３２に集光される。光検出部３２は、減衰した光信号を受光する。光検出部３２により受光された光信号は、識別部３３を経由して信号処理装置１３に送られ、信号処理装置１３にて光信号の減衰量を基にガス濃度が算出される。
　このように、ガス濃度計測の際には、送信装置１１は、ガス濃度測定のための光信号（例えば、波長１．６５μｍの連続光）に加え、水の吸光度を測定するための光信号を受信装置１２に向けて送出する。つまり、ガス濃度測定時には、メタンなどの濃度測定対象となるガスの吸光度に加え、水の吸光度も合わせて測定される。受信装置１２の識別部３３は、ガス濃度測定時の湿度を湿度測定器１４から取得すると、事前測定モードにて収集された湿度吸光度情報を参照し、当該取得した湿度に対応する水の吸光度を得る。そして、識別部３３は、ガス濃度測定時における水の吸光度と上記湿度吸光度情報から取得した水の吸光度を比較することで、結露の有無を判定している。つまり、識別部３３は、湿度測定器１４により取得された湿度と、光検出部３２で受光した光信号から算出した水の吸光度と、に基づいて結露の有無を判定している。換言するならば、識別部３３は、光信号が通過する領域の少なくとも一領域に結露が生じていない状況で取得した水の吸収波長（水により吸収される波長）における吸光度と、ガス濃度測定時における水の吸収波長における吸光度と、が相違するか否かを結露の有無の判定基準としている。
　例えば、図４（ｃ）に示すように、ガス濃度測定時の水の吸光度Ａ１が、湿度吸光度情報から導かれる水の吸光度Ａ０３（事前測定の水の吸光度Ａ０３）と一致する場合には、「結露なし」と判定される。一方、図４（ｄ）に示すように、ガス濃度測定時の水の吸光度Ａ２が、事前測定の水の吸光度Ａ０３と異なる場合には、「結露あり」と判定される。なお、上記結露判定処理において、２つの水の吸光度が一致するとは、２つの水の吸光度が実質的に一致することを意味し、２つの水の吸光度の差分が所定の範囲内に収まっていることを示す。
　次に、上記判定の理由を、図７を参照しつつ説明する。図７は、第１の実施形態における監視領域２０１を模擬的に示す図である。図７に示すように、監視領域２０１は、送出面２１１に結露が生じた際の送信結露領域２２２と、監視領域２０１内の大部分を占める水蒸気を含んだガス含有領域２２１と、受光面２１２に結露が生じた際の受信結露領域２２３と、からなる。
　上述の送出面２１１や受光面２１２に結露が無い状態で測定した時（事前測定の時）から時間が経過し、送出面２１１や受光面２１２に結露が生じることがある（送信結露領域２２２、受信結露領域２２３が生じる場合がある）。送信結露領域２２２、受信結露領域２２３が無い状態で事前測定を行うことで、ガス含有領域２２１に含まれている空気中の水分による吸光度と湿度の関係性が得られる。水の吸光度は、湿度に依存し、例えば、図４（ａ）、図４（ｂ）のように変化する。
　次に、実際にシステムが稼働し、ガス濃度測定をする場合に、送信結露領域２２２や受信結露領域２２３が生じた時には、前述のように算出した湿度と吸光度の関係から外れて、送信結露領域２２２や受信結露領域２２３の水分による吸光度の増加が生じる。そのため、湿度と吸光度の関係が事前測定の関係から外れた場合には結露がある（図７（ａ））、湿度と吸光度の関係に変化がない場合には結露がないと判定できる（図７（ｂ））。
　なお、第１の実施形態では、波長１．６５μｍの光信号を用いてメタン濃度の検出を行う例を示した。しかし、使用する光信号の波長を制限する趣旨ではなく、光信号の波長としてメタンの別の吸収スペクトルに相当する波長を用いてもよい。あるいは、メタンとは異なるガス分子の吸収スペクトルを、１．６５μｍ以外の波長でモニタして、メタン以外のガスを検出してもよい。さらに、複数の波長の光信号を用いて複数の異なる種類のガスを検出してもよい。
　以上のように、第１の実施形態に係るガス検知システムでは、事前に水の吸光度を測定し、当該事前に測定された水の吸光度とガス濃度測定時の水の吸光度を比較することで、送出面２１１等が結露しているか否かを判定する。その結果、以下の効果を奏する。
　第１の効果は、ガスが接触するセンサの表面に、駆動に電力が必要な結露検知機を配置する必要がないので、防爆性を保ったまま結露の状態を判定できる。
　第２の効果は、上記結露検知機を必要としないので、ガス検知システムのコストを低減できる。つまり、簡単な構成で低コストにセンサ部の結露の状態を判定しながら、監視領域のガス検知を行うことができる。
　第３の効果は、結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化を切り分けることができる。ガス検知システムに結露検知機を備えていない場合、センサ表面における結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化を切り分けることができない。しかし、第１の実施形態に係るガス検知システムでは、センサ表面における結露有無を判別できるので、特に受光量が低下している場合には、センサ表面を拭くなどの対応を施す行動につなげることができ、適切なタイミングで受光量の低下を回復することができる。
［第２の実施形態］
　続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　第２の実施形態に係るガス検知システム１０ａでは、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を使用する。具体的には、第１の実施形態にて説明したレーザダイオード２１に替えて、送信装置１１ａの内部で発光ダイオード２６を使用する（図８参照）。また、発光ダイオードを光源として利用するため、レーザダイオードドライバ２２に替えて、発光ダイオードドライバ２７も併せて使用する。
　以上のように、光源として発光ダイオードを用いることで、レーザダイオードを用いた場合と比較して光信号の放射角が大きくなる。その結果、光軸調整の厳密さが緩和され、送出方向の調整がより容易になる。
［第３の実施形態］
　続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　第１の実施形態では、送信装置１１と受信装置１２を別の筐体（別装置）としていた。第３の実施形態では、送信装置１１と受信装置１２を同一の筐体に収容する。
　図９は、第３の実施形態に係るガス検知システム１０ｂの一構成例を表すブロック図である。図９を参照すると、第１の実施形態にて説明した送信装置１１と受信装置１２に含まれる各種要素（例えば、光源であるレーザダイオード２１、光検出部３２、識別部３３）が１つの筐体に収められ、送受信装置１５を構成している。なお、送受信装置１５に含まれる各要素は、第１の実施形態にて説明した要素と基本的に相違せず、説明を省略する。また、第３の実施形態に係るガス検知システム１０ｂは、レーザダイオード２１から送出される光信号を反射させて、送受信装置１５の筐体方向に戻す反射機構４１を備える。
　送受信装置１５の動作であって、第１の実施形態にて説明したガス検知システムの動作と相違する点は以下のとおりである。
　レーザダイオード２１から送出された光信号は集光器２３を通過して、送受光面２１３の外に進行する。当該光信号は、監視領域２０１（ガス含有領域２２１）を通って、ミラー等の反射機構４１によって送受信装置１５の方向に戻る。当該反射した光信号は、再び監視領域２０１を通り、送受光面２１３を通過して、集光器３１及び光検出部３２にて光信号を検出する。なお、湿度測定器１４は、送受信装置１５の近傍に設置する。
　送受信装置１５の全体動作は、制御部４２により実現され、送受信装置１５の動作に必要な情報（例えば、湿度吸光度情報）は記憶部４３に格納される。
　以上のように、第３の実施形態に係るガス検知システム１０ｂでは、光信号の送信機能と受信機能を同一の筐体に収容している。反射機構４１は給電機構を必要としないため、第１の実施形態と比較して、システム全体の消費電力を削減することが可能である。また、光信号は監視領域２０１を往復で通過するため、検出されるガス濃度の信頼性が高まる。さらに、結露が起こりうる面は送受光面２１３に限られ、配置する湿度測定器１４も結露の面の近傍に配置しやすくなる。そのため、送信装置及び受信装置表面の結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化の切り分けの精度をより向上させることができる。
［第４の実施形態］
　続いて、第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１０は、第４の実施形態に係るガス検知システム１０ｃの一構成例を表すブロック図である。
　第１の実施形態では、送信装置１１内部の集光器２３の後方には光信号を制御する機構を設けていない。第４の実施形態においては、送信装置１１ｂ内部の集光器２３の後に光信号径調整機構２８を配置している。例えば、光信号径調整機構２８は、入射光を絞るための穴の径が可変可能な遮光板である。当該機構により、送出される光信号の径の大きさを制御することができる。
　以上のように、第４の実施形態に係るガス検知システム１０ｃでは、送出される光信号の径を調整することができる。そのため、結露による受光量の低下と監視領域の湿度の影響による吸光度の変化の切り分けの結果を、光信号の径の大きさの依存性とともに取得することができる。その結果、切り分けの精度をより向上することができる。
［第５の実施形態］
　続いて、第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１１は、第５の実施形態に係るガス検知システム１０ｄの一構成例を表すブロック図である。
　第１の実施形態では、送信装置１１及び受信装置１２に関する位置調整機構は設けていない。第５の実施形態においては、送信装置１１及び受信装置１２のそれぞれに、位置を調整するための送信装置位置調整機構２９と受信装置位置調整機構３６を配置している。送信装置位置調整機構２９、受信装置位置調整機構３６はそれぞれ、少なくとも互いに対向する方向に位置が変更できる機構（レール上を移動するような機構）を備え、いずれかの位置調整機構により、送信装置１１と受信装置１２の間の距離を変更することができる。
　あるいは、第３の実施形態にて説明した反射機構４１を用いる送受信装置１５の場合には、送受信装置１５と反射機構４１それぞれに位置調整機構を設け、送受信装置１５と反射機構４１の間の距離を変更してもよい。
　以上のように、第５の実施形態に係るガス検知システム１０ｄでは、送信装置１１と受信装置１２の位置を調整可能である。このため、結露量は一定のままガス含有領域２２１の距離だけを変化させることができる。その結果、受光量の低下と監視領域２０１の湿度の影響による吸光度の変化の切り分けをより高精度に行うことができる。
［第６の実施形態］
　続いて、第６の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１２は、第６の実施形態に係る信号処理装置１３ａの構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、信号処理装置１３ａの内部に、監視室等への結露発生を伝達する結露通知部５１を設けてもよい。結露通知部５１は、結露有無の判定結果に応じて、オペレータ等が居る監督室等に情報伝達を行う手段である。
　以上のように、信号処理装置１３ａに監視室等への情報伝達機能を設けていることにより、結露が判定され、特に受光量が低下している場合には、センサ表面を拭くなどの対応を施す行動につなげることができ、適切なタイミングで受光量の低下を回復することができる。
　上記実施形態にて説明したガス検知システムの構成及び動作は例示であって、種々の変形が可能である。例えば、信号処理装置１３の機能が受信装置１２に含まれていてもよい。
　上記実施形態では、事前測定に係る動作モード時に、システム内の湿度を変化させて図５に示すような湿度吸光度情報を得る場合について説明したが、結露がない状態における特定の湿度において取得した水の吸光度から、他の湿度における水の吸光度が推定（あるいは計算）可能な場合には、システムの湿度を変化させて湿度吸光度情報を得る必要はない。あるいは、湿度と水の吸光度の間には比例関係が認められるため、湿度と水の吸光度に関し数点の測定結果（湿度と吸光度の組み合わせ）を用いて、測定していない湿度と水の吸光度の関係を推定してもよい。つまり、図５に示すような詳細な情報を事前に用意しなくともよい。
　上記実施形態では、ガス濃度測定時の最初に結露有無の判定（図６のステップＳ１１～Ｓ１４）を行う場合を説明したが、結露有無の判定はガス検知システムの稼働中に定期的に実行されてもよいし、所定の時間帯（例えば、結露が生じやすい時間帯）に集中的に実行されてもよい。
　上記実施形態では、結露によりガス濃度が変化したのか監視領域２０１内の湿度変化によりガス濃度が変化したかを切り分ける場合を説明し、「結露あり」の際にはガス濃度測定を実行しないことを説明した。しかし、結露有無の判定結果をガス濃度測定に反映させても良いことは勿論である。具体的には、結露がガス濃度測定に及ぼす影響を予め測定しておき、結露ありの場合にはガス濃度を補正してもよい。
　また、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、例えば各処理を並行して実行する等、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の形態のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［形態１］
　上述の第１の視点に係るガス検知システムのとおりである。
［形態２］
　前記送信装置の光源は、大気中に含まれる所定の種類のガスの吸収波長を有する光信号を送出し、
　前記受信装置は、前記ガスの吸収波長を有する光信号を受信し、前記受信したガスの吸収波長を有する光信号に応じた情報を出力し、
　前記受信装置から出力される前記ガスの吸収波長を有する光信号に応じた情報に基づき、前記所定の種類のガスの濃度を測定する、信号処理装置をさらに含む、形態１のガス検知システム。
［形態３］
　前記識別部は、前記湿度測定器により取得された湿度と、前記光検出部で受光した光信号から算出した水の吸収波長における吸光度と、に基づき前記結露の有無を判定する、形態１又は２のガス検知システム。
［形態４］
　前記識別部は、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域に結露が生じていない状況で事前に取得された水の吸収波長における吸光度と、ガス濃度測定時における水の吸収波長における吸光度と、が相違するか否かを前記結露の有無の判定基準とする、形態３のガス検知システム。
［形態５］
　前記送信装置は、前記送出される光信号の径を調整する光信号径調整機構を備える、形態１乃至４のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態６］
　前記送信装置及び／又は前記受信装置は、位置調整機構を備え、前記位置調整機構により、前記送信装置と前記受信装置の間の距離を変更することができる形態１乃至５のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態７］
　前記送信装置及び前記受信装置に替えて、少なくとも前記光源、前記光検出部及び前記識別部を同一の筐体内に備える送受信装置と、
　前記光源から送出される光信号を反射させて、前記送受信装置の筐体方向に戻す反射機構と、
　をさらに含み、
　前記送受信装置は、前記反射された光信号を前記光検出部により受信する形態１乃至５のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態８］
　前記送受信装置及び／又は前記反射機構は、位置調整機構を備え、前記位置調整機構により、前記送受信装置と前記反射機構の間の距離を変更することができる、形態７のガス検知システム。　
［形態９］
　前記送信装置は、前記光源が送出する光信号の放射角を制御するための集光器をさらに備え、
　前記受信装置は、前記送信装置が送出する光信号を集光する集光器をさらに備える、形態１乃至６のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態１０］
　前記光源は、水の吸収が大きい波長を出力する形態１乃至９のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態１１］
　前記光源はレーザダイオード又は発光ダイオードであり、前記光検出部はフォトダイオードを含んで構成されている、形態１乃至１０のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態１２］
　前記結露の有無の判定結果に応じて、監視室へ情報伝達を行う形態１乃至１１のいずれか一に記載のガス検知システム。
［形態１３］
　上述の第２の視点に係るガス検知方法のとおりである。
［形態１４］
　異なる波長の光信号を送出する光源を備える送信装置からの光信号を受信する光検出部と、
　湿度を測定する湿度測定器が測定した湿度と前記光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する、識別部と、
　を備える、受信装置。
［形態１５］
　上述の第３の視点に係るプログラムのとおりである。
　なお、形態１３～１５の形態は、形態１と同様に、形態２～形態１２のように展開することが可能である。
　なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
１０、１０ａ～１０ｄ　ガス検知システム
１１、１１ａ、１１ｂ、１０２　送信装置
１２、１０３　受信装置
１３、１３ａ　信号処理装置
１４、１０１　湿度測定器
１５　送受信装置
２１　レーザダイオード
２２　レーザダイオードドライバ
２３、３１　集光器
２４、３４、４２　制御部
２５、３５、４３　記憶部
２６　発光ダイオード
２７　発光ダイオードドライバ
２８　光信号径調整機構
２９　送信装置位置調整機構
３２、１１１　光検出部
３３、１１２　識別部
３６　受信装置位置調整機構
４１　反射機構
５１　結露通知部
２０１　監視領域
２１１　送出面
２１２　受光面
２１３　送受光面
２２１　ガス含有領域
２２２　送信結露領域
２２３　受信結露領域

Claims (10)

  1. 　湿度を測定する湿度測定器と、
    　複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置と、
    　前記送信装置からの光信号を受信する光検出部と、前記湿度測定器が測定した湿度と前記光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する、識別部と、を備える受信装置と、
    　を含む、ガス検知システム。
  2. 　前記送信装置の光源は、大気中に含まれる所定の種類のガスの吸収波長を有する光信号を送出し、
    　前記受信装置は、前記ガスの吸収波長を有する光信号を受信し、前記受信したガスの吸収波長を有する光信号に応じた情報を出力し、
    　前記受信装置から出力される前記ガスの吸収波長を有する光信号に応じた情報に基づき、前記所定の種類のガスの濃度を測定する、信号処理装置をさらに含む、請求項１のガス検知システム。
  3. 　前記識別部は、前記湿度測定器により取得された湿度と、前記光検出部で受光した光信号から算出した水の吸収波長における吸光度と、に基づき前記結露の有無を判定する、請求項１又は２のガス検知システム。
  4. 　前記識別部は、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域に結露が生じていない状況で事前に取得された水の吸収波長における吸光度と、ガス濃度測定時における水の吸収波長における吸光度と、が相違するか否かを前記結露の有無の判定基準とする、請求項３のガス検知システム。
  5. 　前記送信装置は、前記送出される光信号の径を調整する光信号径調整機構を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガス検知システム。
  6. 　前記送信装置及び／又は前記受信装置は、位置調整機構を備え、前記位置調整機構により、前記送信装置と前記受信装置の間の距離を変更することができる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス検知システム。
  7. 　前記送信装置及び前記受信装置に替えて、少なくとも前記光源、前記光検出部及び前記識別部を同一の筐体内に備える送受信装置と、
    　前記光源から送出される光信号を反射させて、前記送受信装置の筐体方向に戻す反射機構と、
    　をさらに含み、
    　前記送受信装置は、前記反射された光信号を前記光検出部により受信する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス検知システム。
  8. 　前記送受信装置及び／又は前記反射機構は、位置調整機構を備え、前記位置調整機構により、前記送受信装置と前記反射機構の間の距離を変更することができる、請求項７のガス検知システム。　
  9. 　湿度を測定する湿度測定器と、
    　複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置と、
    　を含むガス検知システムにおいて、
    　湿度を測定するステップと、
    　前記送信装置からの光信号を受信するステップと、
    　前記測定された湿度と前記受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定するステップと、
    　を含む、ガス検知方法。
  10. 　複数の波長の光信号を送出する光源を備える送信装置からの光信号を受信する光検出部を備える受信装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　湿度を測定する湿度測定器が測定した湿度と前記光検出部において受信した光信号の光強度に基づき、前記光信号が通過する領域の少なくとも一領域における結露の有無を判定する処理を、前記コンピュータに実行させるプログラム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11598716B2 (en) * 2017-09-27 2023-03-07 Konica Minolta, Inc. Gas image device and image acquisition method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08220252A (ja) * 1995-02-17 1996-08-30 Syst Design K:Kk 結露防止装置
JP2012202930A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Fujifilm Corp 結露検出方法および装置
JP2013250089A (ja) * 2012-05-30 2013-12-12 Azbil Corp 湿度計測システム
WO2015163074A1 (ja) * 2014-04-22 2015-10-29 シャープ株式会社 光学センサシステム、光学式ガスセンサシステム、微粒子センサシステム、発光装置、および画像印刷装置
WO2016079259A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Hach Lange Gmbh A nephelometric turbidimeter and method for controlling the humidity of venting air in a nephelometric turbidimeter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216669A (en) * 1978-10-06 1980-08-12 General Eastern Instruments Corporation Contaminant error reduction system for dew point hygrometers
US5468961A (en) * 1991-10-08 1995-11-21 Fisher & Paykel Limited Infrared gas analyser and humidity sensor
JP3229391B2 (ja) 1992-11-05 2001-11-19 東京電力株式会社 光ファイバを用いた多点ガス濃度測定方法及び装置
JPH0943141A (ja) 1995-08-01 1997-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd ガス検知装置
JPH1096699A (ja) 1996-08-02 1998-04-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガス検知素子及びガス測定装置
US7499169B2 (en) * 2006-07-19 2009-03-03 Viaspace Inc. Fuel cell and product of combustion humidity sensor
US8602640B2 (en) * 2009-05-20 2013-12-10 Entegris—Jetalon Solutions, Inc. Sensing system and method
JP2012108095A (ja) 2010-08-03 2012-06-07 Fuji Electric Co Ltd 多成分用レーザ式ガス分析計
JP5794167B2 (ja) 2012-02-10 2015-10-14 株式会社島津製作所 ガス分析装置
EP2738544B1 (en) * 2012-11-30 2016-09-28 Nxp B.V. Fouling layer detection on an environmental sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08220252A (ja) * 1995-02-17 1996-08-30 Syst Design K:Kk 結露防止装置
JP2012202930A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Fujifilm Corp 結露検出方法および装置
JP2013250089A (ja) * 2012-05-30 2013-12-12 Azbil Corp 湿度計測システム
WO2015163074A1 (ja) * 2014-04-22 2015-10-29 シャープ株式会社 光学センサシステム、光学式ガスセンサシステム、微粒子センサシステム、発光装置、および画像印刷装置
WO2016079259A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Hach Lange Gmbh A nephelometric turbidimeter and method for controlling the humidity of venting air in a nephelometric turbidimeter

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